Liczba komórek w organizmie człowieka z grubsza odpowiada liczbie naszych bakterii symbiontów.
Jeśli chodzi o mikroflorę przewodu pokarmowego, często można usłyszeć, że liczba komórek bakteryjnych w naszym organizmie żyje przewód pokarmowy, jest 10 razy większa niż liczba komórek tworzących nasze ciało. Stosunek z pewnością robi wrażenie – od razu widać, ile mamy bakterii i jakie duża rola grają w naszym życiu.
Procent różnych komórek w organizmie człowieka. (Ilustracja: R. Sender, S. Fuchs i R. Milo /bioRov.org 2016.)
Bakterie Lactobacillus rhamnosus - jeden z pożytecznych symbiontów układ trawienny ludzi i zwierząt, hamując rozwój ich patogennych „współpracowników”. (Zdjęcie: Visuals Unlimited/Corbis.)
Najliczniej występują krwinki czerwone ludzkie komórki. (Zdjęcie: Visuals Unlimited/Corbis.)
Stosunek 10 do 1 jest dość stary przez długi czas przyznali wszyscy biolodzy (a niektórzy nawet twierdzili, że jest to nawet większe, że liczba drobnoustrojów przewyższa liczebnie nasze komórki 100 razy). Jednak w Ostatnio Eksperci coraz częściej twierdzą, że proporcja ta jest mocno przesadzona i należy ją ponownie rozważyć. Na przykład według Amerykańskiego Towarzystwa Mikrobiologicznego rzeczywisty stosunek odpowiada tylko trzem komórki bakteryjne dla jednej osoby. A w 2014 roku Judah Rosner ( Juda Rosner) z Instytut Narodowy w swoim liście do magazynu cukrzyca oraz choroby nerek i układu trawiennego Mikrob Ogólnie mówił w tym sensie, że osławione „10 do 1” nie jest prawdą, a popularność tych liczb świadczy jedynie o zamiłowaniu badaczy do okrągłych liczb.
Naukowcy z Instytutu Weizmanna podjęli się ponownego dokładnego obliczenia niefortunnej proporcji. W artykule opublikowanym na stronie bioRxiv.org autorzy pracy piszą, że „przeciętny” Ludzkie ciało ważący 70 kg zawiera około 30 bilionów własne komórki i około 40 bilionów bakterii, co stanowi stosunek około 1,3 – co stanowi wyraźną zmianę w porównaniu z poprzednią dziesięciokrotną przewagą drobnoustrojów. Oszacowanie liczby bakterii dopuszcza odchylenie 25%, to znaczy może ich być 30 lub 50 bilionów, ale w żadnym wypadku nie osiąga to wartości „10 do 1”.
W pracach Rona Sendera ( Rona Sendera) i jego kolegów, można znaleźć inne niesamowite postacie. Na przykład najliczniejszymi komórkami w naszym organizmie są krwinki czerwone: stanowią one 84%. Z drugiej strony, jeśli liczyć masę, to tutaj prowadzą mięśnie i tłuszcz - stanowią 75% masy ciała, ale komórki mięśniowe i tłuszczowe są dość duże i dlatego stanowią tylko 0,1% (!) całkowitej liczby komórek . Oczywiście nie powinniśmy zapominać, że wszystko tutaj obliczono dla „przeciętnego ludzkiego ciała ważącego 70 kg” i na przykład w przypadku kobiet, które mają mniejszą objętość krwi, stosunek komórek ciała do bakterii przesunie się o około jedną trzecią w ciągu na korzyść tego drugiego, a w przypadku dorastających dzieci odsetek bakterii w naturalny sposób zmniejszy się. Ale w przypadku otyłości proporcja komórkowa nie zmienia się zbytnio (co jest zrozumiałe, jeśli pamięta się, że komórki tłuszczowe wraz z komórkami mięśniowymi stanowią mniejszość).
Liczenie komórek przeprowadzono na podstawie aktualnie dostępnych danych, dlatego w przyszłości przy ponownym sprawdzeniu proporcji najprawdopodobniej zastosowane zostaną eksperymentalne metody „spisu populacji komórek”. Niektórzy eksperci w swoich recenzjach opisanych powyżej prac zwracali uwagę, że wzięto tu pod uwagę tylko bakterie, ale w nas i na nas żyją także archeony, grzyby, wirusy i inne mikroorganizmy; a jeśli weźmiemy pod uwagę np. wirusy przewyższające liczebnie bakterie, to stosunek „1,3 mikroorganizmów na komórkę człowieka” wyraźnie przesunie się na korzyść mikrobiomu. Jeśli chodzi o to, czy z praktycznego punktu widzenia konieczne jest znalezienie całkowitej równowagi między komórkami organizmu a drobnoustrojami, opinie mogą być różne, a wielu uważa, że wiedza całkowita liczba Jest to z pewnością interesujące, ale bezużyteczne. Jednak jeden ważna korzyść Należy tutaj podkreślić: jeśli chcesz odwołać się do jakiejś dobrze znanej informacji, którą poznałeś kilkadziesiąt lat temu (zwłaszcza jeśli jest to informacja o charakterze medycznym lub półmedycznym), warto zapytać, co o tym myśli współczesna nauka .
Komórkę odkrył w 1665 roku angielski naukowiec Robert Hooke. Od tego czasu nauka poczyniła ogromne postępy w badaniu tych mikroskopijnych „szczegółów”. Jednak dokładna liczba komórek w Ludzkie ciało nikt nie wie. Nie da się tego policzyć, ponieważ „komórki życia” rodzą się i umierają co minutę. Naukowcy mogą mówić jedynie o przybliżonych liczbach. Sugerują, że całkowita liczba komórek wynosi około stu bilionów.
Obliczenia komplikuje fakt, że liczba komórek w organizmie stale się zmienia. Na przykład w nabłonku jelitowym codziennie umiera około 70 tysięcy komórek. Komórki szkieletowe nie umierają przez dziesięciolecia i przestają działać dopiero w momencie śmierci człowieka. Ciało dziecka składa się z mniejszej liczby mikrocząsteczek niż ciało osoby dorosłej.
Różnorodność komórek
Komórki w ciele są nieskończenie różnorodne. Liczba niektórych cząstek jest wstępnie ustawiona. Na przykład liczba komórek w mózgu niemowlęcia nie zwiększa się z biegiem czasu, ale po 25 latach zaczyna się zmniejszać. Początkowo ustalana jest również liczba jaj: w ciągu życia kobiety tylko te jaja, które powstały podczas rozwój wewnątrzmaciczny.
We krwi proces odnowy komórkowej zachodzi w sposób ciągły. System odnowy krwi może zawieść z powodu uszkodzeń radioaktywnych. Najstraszniejszy okres choroba popromienna– to faza po zaostrzeniu, kiedy człowiek czuje się dobrze, ale nie ma szans na wyzdrowienie poźniejsze życie. Komórki wewnątrz organizmu nie ulegają odnowie, a osoba dotknięta promieniowaniem umrze z powodu wyczerpania się zasobów organizmu.
Komórka Życia
Wielu naukowców nazywa komórkę „komórką życia”. Pojawienie się żywej komórki oznaczało początek życia na naszej planecie. W zależności od budowy komórka składa się z białka, Kwas nukleinowy, rdzenie, skorupy. Elementy te są łączone w pojedynczy organizm, zdolne do pełnego funkcjonowania: pochłaniania i uwalniania energii, interakcji z innymi, takimi jak oni sami, oraz rozmnażania się.
W procesie ewolucji wiele komórek ludzkiego ciała uległo zmianom. Czerwone krwinki straciły jądro i strukturę komórki nerwowe skupiono się na strukturze błony, komórki jajowe rosły, a plemniki zmniejszały się ze względu na „mobilność”. Komórki odkryte ponad 300 lat temu wciąż stanowią dla nauki wiele niespodzianek i inspirują naukowców do prowadzenia badań.
Wydaje się, że odpowiedź na pytanie: „Jak długo żyją komórki?” - oczywiste: dokładnie tak długo, jak trwa życie danej osoby. Jest to jednak tylko częściowo prawdą, ponieważ nie wszystkie komórki naszego ciała są w stanie przetrwać dłużej niż sto lat. Mianowicie to maksymalny termin przypisane człowiekowi z natury. Jak każda żywa materia, komórki starzeją się, zużywają, a następnie umierają. Niektórzy wcześniej, inni później.
Na początku rozwoju wewnątrzmacicznego wszystkie komórki zarodka są takie same. Następnie dzięki wbudowanemu w nie programowi genetycznemu nabywają różne właściwości. W wyniku podziału ról niektóre komórki zyskują zdolność do wykonywania tylko jednego zadania, a inne – wielu.
„Wąscy specjaliści” skupiają swoje wysiłki na jednej rzeczy; jeśli zostaną rozproszone, nie będzie już czasu na najważniejsze. Co się stanie, jeśli np. neurony oprócz powstawania i przekazywania impulsów nerwowych zaczną się dzielić? Życie całego organizmu ustanie. Dlatego życie neuronów jest tak długie. Inni stulatkowie - Komórki mięśniowe. Ich żywotność została zaprojektowana na ponad sto lat, ale czasami ta trwałość ma bardzo wysoką cenę. Tak, nawet śmierć mały obszar uszkodzenie mięśnia sercowego może prowadzić do tragicznych konsekwencji. Oznacza to, że żadne inne komórki nie mogą wykonywać swojej pracy ważne funkcje organizm zostanie utracony na zawsze.
Większość komórek wielofunkcyjnych ma także swoje najważniejsze zadania. Dlaczego nie żyją tak długo? Tutaj natura wszystko dokładnie obliczyła: im krótszy wiek niektórych komórek, tym szybciej się odnawiają. Na przykład naskórek skóry odnawia się w ciągu 1-2 tygodni. Dzieje się tak dzięki specjalnym komórkom rozrodczym znajdującym się w dolnej warstwie komórek. Młode komórki stopniowo wypływają na powierzchnię i dalej określony czas umierają. Ciekawe, że po zaprzestaniu aktywnego istnienia komórki zewnętrznej warstwy naskórka nadal służą człowiekowi. Tworzą zrogowaciałe łuski, które chronią skórę przed uszkodzeniami.
Komórki nabłonka jelitowego żyją najkrócej w organizmie – tylko 1-2 dni. Ale jelita nigdy nie pozostaną bez osłony nabłonkowej. W ciągu dnia miesza się w nim około 70 miliardów komórek! Jeśli policzymy, okaże się, że co 3-4 dni w naszym żołądku tworzy się zupełnie nowe jelito.
Komórki wątroby żyją dość długo - ponad rok. W tym czasie robią wiele pożytecznych rzeczy. Powieki czerwonych krwinek, głównych krwinek, są znacznie krótsze. Od czasu ich powstania w kolorze czerwonym szpik kostny aż do śmierci w śledzionie (tzw. cmentarzysko czerwonych krwinek) trwa około 3 miesięcy. Niektóre komórki krwi żyją jeszcze krócej. Na przykład płytki krwi istnieją nie dłużej niż 8-10 dni.
Chociaż żywotność różnych komórek nie jest taka sama, wszystkie są równie ważne dla organizmu. I neurony, które mogą pracować przez całe stulecie, i komórki nabłonkowe, które żyją tylko kilka dni.
Ile komórek jest w naszym organizmie? Czy znasz odpowiedz? Naukowcy wciąż ustalają dokładną liczbę. Ale na tym badania się nie kończą. Krótka odpowiedź jest taka, że ciało przeciętnego człowieka składa się z 30–40 bilionów komórek. Jeśli pójdziemy głębiej, naukowcy nie znają jeszcze dokładnej liczby. Poza tym, czy warto brać pod uwagę bakterie obecne w organizmie i na jego powierzchni, to już inna kwestia.
W rzeczywistości większość komórek w organizmie to czerwone krwinki. Chociaż stanowią ponad 80 procent naszego ciała, stanowią tylko około 4 procent naszej całkowitej masy. Wyjaśnia to fakt, że średnica czerwonych krwinek wynosi średnio 8 mikrometrów, czyli 10 razy mniej niż średnica przeciętnego ludzkiego włosa.
Czerwone krwinki
Przeciwko, średni rozmiar komórka tłuszczowa ma 100 mikrometrów. Komórki tłuszczowe stanowią prawie 19 procent masy ciała, ale stanowią mniej niż 0,2 procent całkowitej liczby komórek.
Dlaczego tak trudno to ustalić Dokładna ilość komórki w organizmie?
Brak skoordynowanych wysiłków
W 2013 roku zespół naukowców z Grecji, Włoch i Hiszpanii opublikował szacunkową liczbę komórek w organizmie. Wykorzystali dane z innych badań dot poszczególne ciała a niektóre modele matematyczne aby uzyskać wyniki.
Według nich liczba komórek wynosiła 37,2 biliona, co daje lub odejmuje około 0,81 biliona.
Starszy autor Pierluigi Strippoli, profesor nadzwyczajny biologii stosowanej na Uniwersytecie w Bolonii we Włoszech, stwierdził, że „trudno jest uzyskać dokładne dane na temat systemy rozproszone", Jak na przykład naczynia krwionośne i nerwy. W rzeczywistości zespołowi nie udało się zbadać wszystkich typów narządów i komórek w organizmie, dlatego liczba ta stanowi „wstępny wysiłek”.
Ludzkie komórki i bakterie
W rzeczywistości wykonali dwa różne obliczenia. W pierwszej oszacowano liczbę komórek 100-kilogramowego mężczyzny, stosując średnią objętość komórek od 1000 do 10 000 mikrometrów sześciennych. To dało im „punkt wyjścia” wynoszący od 30 do 40 bilionów komórek.
Następnie obliczyli faktyczną liczbę pięciu najpowszechniejszych typów komórek u przeciętnego dorosłego mężczyzny, które stanowią 97 procent komórek w organizmie. W ten sposób stwierdzono, że 84% z 30 bilionów komórek to czerwone krwinki.
Jednak komórki ludzkie nie są jedynymi komórkami w naszym organizmie. Chociaż poprzednie badania wykazały, że nasze ciała zawierają 10 razy więcej bakterii niż nasze własne komórki, profesor Milo i jego współpracownicy zweryfikowali tę liczbę. Jest to około 38 bilionów.
Ciekawe, że pomimo tego duża liczba Według profesora Milo bakterie są znacznie mniejsze od komórek ludzkich i stanowią zaledwie 200 gramów całkowitej masy ciała.
Biorąc pod uwagę prawie równą liczbę komórek i bakterii w naszym ciele, można argumentować, że jesteśmy w równym stopniu ludźmi, co bakteriami, a całkowita liczba komórek wynosi 70 bilionów.
Jeśli dokładnie przestudiujesz ludzkie ciało, zrozumiesz, że składa się ono z wielu różnych i ważnych części. Wszystkie te elementy łączy jedno wspólną cechą: Składają się z komórek. Komórki są malutkie cegiełkiżycie. Większość z nich jest tak mała, że można je zobaczyć jedynie pod mikroskopem.
Jakiego są rozmiaru?
Komórki różnią się wielkością w zależności od ich rodzaju i funkcji. Na przykład ludzkie ciało składa się z około 200 różnych typów komórek. Przeciętna komórka będzie miała objętość zaledwie czterech miliardowych centymetra sześciennego i waży jeden nanogram!
Biorąc pod uwagę tak mały rozmiar, komórek w ludzkim ciele musi być wiele, ale dokładne policzenie jest po prostu niemożliwe. Po pierwsze, nie można ich zobaczyć! Co ważniejsze, komórek jest po prostu za dużo.
Naukowcy wykorzystali jednak zaawansowaną matematykę do obliczenia, ich zdaniem, średniej liczby komórek w typowym ludzkim ciele.
Jak mogli to zrobić?
Niektórzy eksperci próbowali oszacować liczbę komórek w organizmie człowieka na podstawie masy przeciętnej komórki i masy przeciętnego ciała człowieka. Wykonując tak prostą arytmetykę udało nam się uzyskać wynik ok 70 bilionów komórki!
Inni naukowcy próbowali oszacować liczbę komórek w organizmie człowieka na podstawie objętości przeciętnej komórki i objętości przeciętnego ciała ludzkiego. Obliczenia oparte na objętości dały szacunkową kwotę w przybliżeniu 15 bilionów komórki. Jest to różnica między tymi dwoma szacunkami.
Naukowcy zdali sobie z tego sprawę po przeprowadzeniu bardziej złożonych eksperymentów Różne rodzaje komórki różnią się gęstością i rozmiarem. Aby uzyskać jak najdokładniejsze obliczenia, zespół zdecydował się zbadać objętość i gęstość każdego rodzaju komórek w organizmie. Na przykład ich badania wykazały, że przeciętny człowiek ma 50 miliardów komórek tłuszczowych i dwa miliardy komórek mięśnia sercowego. To bardzo duża liczba, ale czerwonych krwinek jest o wiele więcej 20-30 bilionów!
A jaki jest ogólny wynik?
Naukowcy doszli do wniosku, że przeciętny organizm człowieka zawiera ok 37,2 biliona komórki! Z pewnością, konkretne ciało będzie miał więcej lub mniej komórek niż wynikowa liczba, w zależności od wielkości w porównaniu do przeciętnego człowieka. Jest to jednak dobry punkt wyjścia do oszacowania liczby komórek w naszym organizmie!